(57)【要約】【課題】生体外無線通信装置との通信に際し、無線回路の送信電力を抑えて電池の寿命を長くするとともに、通信距離を延ばし、通信性能を向上させた生体内医療装置の提供を目的とする。【解決手段】生体内に植え込み、または体腔内に挿入して、生体情報の検出、医療を行うための生体内医療装置（心臓律動管理装置）１００において、生体外無線通信装置と通信するために、電界モードアンテナ素子に比べて生体内での効率劣化が少ない磁界モードアンテナ素子（ループ素子）１０１を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内に植え込み、または体腔内に挿入して、生体情報の検出、医療を行うための生体内医療装置であって、生体外無線通信装置との通信のために磁界モードアンテナ素子を備えたことを特徴とする生体内医療装置。
【請求項２】
前記磁界モードアンテナ素子としてループ素子を備えたことを特徴とする請求項１記載の生体内医療装置。
【請求項３】
前記磁界モードアンテナ素子としてスロット素子を備えたことを特徴とする請求項１記載の生体内医療装置。
【請求項４】
心臓律動情報検出手段を備え、前記心臓律動情報検出手段が異常を検出した場合に心臓に対して電気刺激信号を与える心臓刺激手段を備え、前記心臓律動情報検出手段が検出した心臓律動情報を前記生体外無線通信装置に送信する通信手段を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の生体内医療装置。
【請求項５】
体腔内を撮像する撮像手段を備え、前記撮像手段によって撮像した体腔内の映像を前記生体外無線通信装置に送信する通信手段を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の生体内医療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内に植え込み、または体腔内に挿入して、生体情報の検出、医療を行うための生体内医療装置に関するものであり、特に、生体外無線通信装置へ生体情報などを送信、または生体外無線通信装置から生体内医療装置を制御するデータなどを受信するための、すなわち生体外無線通信装置と通信するための生体内医療装置のアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の生体内医療装置としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがあった。図８は特許文献１に記載された従来の生体内医療装置としての、ペースメーカ、植込み型除細動器などの心臓律動管理装置を示している。図８において、心臓律動管理装置８０１は、手術によって人体１に植え込まれ、心臓２内で感知された心臓２の電気的活動を監視するとともに、心臓２の電気的活動に異常を検出した場合に心臓２の律動を正すために心臓２に対して図示外のパルスジェネレータから電気刺激信号を与える２本のリード線８０２、８０３を備え、リード線８０２、８０３を生体外無線通信装置８０４との通信のためのダイポールアンテナとして動作させる構成であった。
【０００３】
この構成により、生体外無線通信装置８０４との通信のためだけに新たにアンテナ素子を追加する必要がなく、心臓律動情報などの生体情報を送信することができ、心臓２内で感知された心臓２の電気的活動の図、すなわち電位図（Ｅｌｅｃｔｒｏｇｒａｍ、略称はＥＧＭ）を生体外無線通信装置８０４において得ることができる。ここで電位図は、皮膚表面で感知された心臓の電気的活動の図である心電図ＥＣＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ）とは異なる。一方、生体外無線通信装置８０４からプログラムデータを受信して心臓律動管理装置８０１のプログラムを書き換えることもできる。
【０００４】
また、例えば、特許文献２に記載されているようなものがあった。図９は、特許文献２に記載された従来の生体内医療装置としての、カプセル型内視鏡を示している。図９において、カプセル型内視鏡９０１は、その内部に図示外の撮像素子、撮像用光源、無線回路、生体外無線通信装置９０２との通信のためのアンテナ素子を備える構成であった。
【０００５】
この構成により、カプセル型内視鏡９０１を患者に飲み込んでもらうことによって、食道３、胃４や図示外の腸の内壁を撮像し、画像データとして生体外無線通信装置９０２へ送信し、生体外無線通信装置９０２の表示装置９０３で画像を得ることができ、生体外無線通信装置９０２からカプセル型内視鏡９０１の動作や撮像機能を制御して、所望する対象物を鮮明に撮像することができる。また、従来の胃カメラのようにカメラヘッド部と外部装置との接続に必要であったケーブルが不要となるため、カメラヘッド部および接続ケーブルを体腔内で前進および後退させる必要がなくなり、患者の苦痛を解消できる。
【特許文献１】特開平４−２１８１７１号公報（第１図）
【特許文献２】特開２００３−１３５３８９号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されている心臓律動管理装置８０１のダイポールアンテナ８０２、８０３は、電界モードアンテナ素子であり、比誘電率が４０乃至６０程度の損失性誘電体である生体内に置いた場合、自由空間に対してアンテナ素子の電気長が短縮され、例えば胸部表面から２ｃｍの深さに植え込んだ場合５分の１程度に短縮され、共振周波数が大きく変化するという課題、言い換えれば、自由空間と生体内で適当な整合回路が異なるという課題があった。また、自由空間と生体内でそれぞれ無線回路との整合が取られた状態であっても、生体内では効率が自由空間に比べて２０ｄＢ程度劣化するという課題があった。このため、および生体外無線通信装置８０４のアンテナ素子８０５を人体１に極近接させる、あるいは、心臓律動管理装置８０１や、生体外無線通信装置８０４内の、無線回路の送信電力を高める必要があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載されているカプセル型内視鏡９０１ではアンテナの構成が明記されていない。特許文献１と同様の電界モードアンテナ素子の場合、生体内での効率劣化が顕著で、生体外無線通信装置９０２および生体外無線通信装置９０２のアンテナ素子９０４を人体１に極近接させる必要があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、生体内医療装置において無線回路とのインピーダンス整合が容易で、かつ高いアンテナ効率が得られるため、生体外無線通信装置との通信に際し、無線回路の送信電力を抑えて電池の寿命を長くするとともに、通信距離を延ばし、通信性能を向上する生体内医療装置を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するため、本発明の生体内医療装置は、生体内に植え込み、または体腔内に挿入して、生体情報の検出、医療を行うための生体内医療装置であって、生体外無線通信装置との通信のために磁界モードアンテナ素子を備える。
【００１０】
この構成によって、生体内医療装置において無線回路とのインピーダンス整合が容易で、かつ高いアンテナ効率が得られるため、生体外無線通信装置との通信に際し、無線回路の送信電力を抑えて電池の寿命を長くするとともに、通信距離を延ばし、通信性能を向上することができる。
【００１１】
また、前記磁界モードアンテナ素子としてループ素子を備えるよう、構成してもよい。
【００１２】
また、前記磁界モードアンテナ素子としてスロット素子を備えるよう、構成してもよい。
【００１３】
また、心臓律動情報検出手段を備え、前記心臓律動情報検出手段が異常を検出した場合に心臓に対して電気刺激信号を与える心臓刺激手段を備え、前記心臓律動情報検出手段が検出した心臓律動情報を前記生体外無線通信装置に送信する通信手段を備えるよう、構成してもよい。
【００１４】
また、体腔内を撮像する撮像手段を備え、前記撮像手段によって撮像した体腔内の映像を前記生体外無線通信装置に送信する通信手段を備えるよう、構成してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明の生体内医療装置によれば、生体外無線通信装置との通信に際し、無線回路の送信電力を抑えて電池の寿命を長くするとともに、通信距離を延ばし、通信性能を向上する生体内医療装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１、図２は、本発明の実施の形態１における生体内医療装置としての心臓律動管理装置１００の斜視図および平面図である。図３は、心臓律動管理装置１００を人体１に植え込んだ状態を示す図である。以下の説明では、図８と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００１８】
図１において、心臓律動管理装置１００から延びるリード線１０９は、心臓２内で感知された心臓２の電気的活動を監視するとともに、心臓２の電気的活動に異常を検出した場合に心臓２の律動を正すために心臓２に対して図示外のパルスジェネレータから電気刺激信号を与えるものである。ループ素子１０１は生体外無線通信装置８０４との間でデータを送受信するアンテナとして動作するものであり、心臓律動管理装置１００の端に沿って配置される。
【００１９】
ループ素子１０１の一端１０２は接地部で無線回路１０６が実装された回路基板１０７上の接地電位となるグランドパターンに接続される。ループ素子１０１の他端１０３には同調回路（コンデンサ）１０４が接続され、共振周波数は４０１ＭＨｚから４０６ＭＨｚに設定される。ループ素子１０１の接地点１０２から所定の間隔（例えば１０ｍｍ程度）だけ離れた位置に給電部１０５が設置されている。これによってループ素子１０１のインピーダンスをタップダウンすることにより給電部１０５のインピーダンスが例えば、５０オームとなるように設定している。
【００２０】
次に、図２を用いてループ素子１０１の構成について詳細に説明する。ループ素子１０１は、例えば、長さＬ１が５０ｍｍ、高さＬ２が５ｍｍ、素子幅Ｌ３が５ｍｍで折り返された板厚１ｍｍの導体板で構成される。ループ素子１０１の接地部（図示せず）と同調回路接続部（図示せず）の間隔Ｌ４は５ｍｍ程度に設定される。また、ループ素子１０１は、回路基板１０７との間隔Ｌ５が２ｍｍに設定されて固定される。このとき、ループ素子１０１のループ開口面は、回路基板１０７に対して直交することになる。回路基板１０７には一般にグランドパターンが全面に配置されており、したがって、ループ素子１０１のループ開口面はグランドパターンすなわち接地面に対して直交することになる。ループ素子１０１は、４０１ＭＨｚから４０６ＭＨｚにおいては、ループ長が１０分の１波長程度の微小ループアンテナ素子、磁界モードアンテナ素子として動作し、その動作周波数帯域は比較的狭くなる。例えば、帯域幅は４００ＭＨｚにおいて１０ＭＨｚ程度と比帯域で２％程度となる。
【００２１】
次に、図３を用いて以上のように構成された心臓律動管理装置１００を人体１に植え込んだ状態について説明する。回路基板（図示せず）は胸部表面と略平行であり、ループ素子１０１の開口面は胸部表面と略垂直となる。ループ素子１０１を覆う人体組織の比透磁率は１であり、磁界モードアンテナ素子であるループ素子１０１では自由空間と比べて共振周波数の変化はほとんどない。また、効率の劣化は自由空間に比べて１０ｄＢ程度であり、電界モードアンテナ素子では２０ｄＢ程度劣化することに対してはるかに小さい。
【００２２】
例えば図４に示すように、磁界モードアンテナ素子としてループ素子１０１を備えた心臓律動管理装置１００と生体外無線通信装置８０４との通信性能を確保する上で、生体外無線通信装置８０４を人体１に近接する必要がない。心臓律動管理装置１００を植え込んだ患者１が病院のベッド４０１に横たわった状態で、別室に生体外無線通信装置８０４を設置することもでき、生体外無線通信装置８０４を頻繁に移動する必要がなくなり、患者の負担も軽減できる。
【００２３】
上記のように、生体内に植え込み、生体情報の検出、医療を行うための生体内医療装置において、生体外無線通信装置と通信するために磁界モードアンテナ素子としてのループ素子を備えることにより、無線回路とのインピーダンス整合が容易で、かつ高いアンテナ効率が得られるため、生体外無線通信装置との通信に際し、無線回路の送信電力を抑えて電池の寿命を長くするとともに、通信距離を延ばし、通信性能を向上することができる。
【００２４】
なお、磁界モードアンテナ素子はループ素子に限るものではなく、スロット素子など磁界モードで動作するアンテナであればよい。
【００２５】
また、心臓律動管理装置１００の筐体（図示せず）が例えばチタンなどの導電性金属の場合は、導電性金属筐体を利用してループ素子またはスロット素子を構成してもよい。
【００２６】
また、不平衡給電の場合について述べたが、平衡給電としても同様の効果が得られる。
【００２７】
また、人体１に植え込んだ状態においてループ開口面が胸部表面と略垂直になるように配置した場合について述べたが、ループ開口面は胸部表面と略平行に配置してもよく、この場合はループ開口面を回路基板（図示せず）のグランドパターンで覆わないことが望ましい。さらには生体外無線通信装置のアンテナの特性に応じてループ開口面の向きを設定することが望ましい。
【００２８】
また、生体内医療装置として心臓律動管理装置１００の場合について述べたが、生体情報としては心臓の律動情報に限らず、例えば血圧、脈拍、体温、血中飽和酸素濃度や筋肉の弛緩情報などであってもよく、医療としても心臓２の律動を調整するために心臓２に対して電気刺激信号を与えることのみに限らない。
【００２９】
また、生体内医療装置と生体外無線通信装置との間で送受信される情報としては、生体情報の他に、例えば、生体外無線通信装置から生体内医療装置の動作を制御するための制御情報、患者を識別するための個人情報や患者の診断情報がある。
【００３０】
また、生体として人体１の場合について述べたが、例えば家畜の管理などにも応用可能である。
【００３１】
（実施の形態２）
図５、図６は、本発明の実施の形態２における生体内医療装置としての心臓律動管理装置５００の展開斜視図および平面図である。以下の説明では、上述の図と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００３２】
図５において、スロット素子５０１は生体外無線通信装置８０４（図４に示す）との間でデータを送受信するアンテナとして動作するものであり、例えばチタンなどの導電性金属筐体５０９の一平面５０９（ａ）に設けられる。
【００３３】
次に、図５、図６を用いてスロット素子５０１の構成について詳細に説明する。スロット素子５０１は、長さＬ６が５０ｍｍ、幅Ｌ７が２ｍｍのスロットで構成される。心臓律動管理装置５００を組み立てた状態において、回路基板５０８とスロット素子５０１との距離Ｌ８は５ｍｍ程度に設定されて固定される。スロット素子５０１において、長手方向（Ｌ６）の中点に、回路基板５０８上の同調回路（コンデンサ）５０２が同調回路接続部５０３、５０４の接続ピンを介して接続され、また、同調回路接続部５０３および５０４から所定の間隔Ｌ９（例えば１０ｍｍ程度）だけ離れた位置に、接地ピン５０５を介して、無線回路５０７が実装された回路基板５０８上の設置電位となるグランドパターンに接続され、同様に給電ピン５０６を介して無線回路５０７に接続される。接続ピン５０３、５０４、接地ピン５０５および給電ピン５０６は弾性を有する導電性金属であり、心臓律動管理装置５００を組み立てることでスロット素子５０１の各部との電気的な接続が確保される。これによって給電部５０６のインピーダンスが例えば５０オームとなるように設定している。スロット素子５０１は、４０１ＭＨｚから４０６ＭＨｚにおいては、スロット長が１０分の１波長以下の微小スロットアンテナ素子、磁界モードアンテナ素子として動作し、その動作周波数帯域は比較的狭くなる。
【００３４】
以上のように構成された心臓律動管理装置５００を人体１に植え込んだ状態は図３と同様であり、磁界モードアンテナ素子であるスロット素子５０１では自由空間と比べて共振周波数の変化はほとんどない。また、効率の劣化は自由空間に比べて１０ｄＢ程度であり、電界モードアンテナ素子では２０ｄＢ程度劣化することに対してはるかに小さい。したがって、磁界モードアンテナ素子としてスロット素子５０１を備えた心臓律動管理装置５００と生体外無線通信装置８０４との通信性能を確保する上で、生体外無線通信装置８０４を人体１に近接する必要がない。例えば図４と同様に、心臓律動管理装置５００を植え込んだ患者１が病院のベッド４０１に横たわった状態で、別室に生体外無線通信装置８０４を設置することもでき、生体外無線通信装置８０４を頻繁に移動する必要がなくなり、患者の負担も軽減できる。
【００３５】
上記のように、生体内に植え込み、生体情報の検出、医療を行うための生体内医療装置において、生体外無線通信装置と通信するために磁界モードアンテナ素子としてのスロット素子を備えることにより、無線回路とのインピーダンス整合が容易で、かつ高いアンテナ効率が得られるため、生体外無線通信装置との通信に際し、無線回路の送信電力を抑えて電池の寿命を長くするとともに、通信距離を延ばし、通信性能を向上することができる。
【００３６】
なお、スロット素子５０１への給電は不平衡に限るものではなく、平衡給電としても同様の効果が得られる。
【００３７】
また、導電性金属筐体５０９の一平面５０９（ａ）とその他の面は電気的に接続して直流的には同電位、すなわち接地電位としてもよいが、接続しない場合であっても同様の効果が得られる。
【００３８】
また、導電性金属筐体においてどの面にスロットを形成するかは、人体１に植え込む向きに応じて、また、生体外無線通信装置のアンテナの特性に応じて設定することが望ましい。
【００３９】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態２における生体内医療装置としてのカプセル型内視鏡７００の平面図である。以下の説明では、図９と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００４０】
図７において、カプセル型内視鏡７００に内蔵される撮像装置７０８は、カプセル型内視鏡７００を患者に飲み込んでもらうことによって、食道３、胃４（図９に示す）や図示外の腸の内壁を撮像するものである。ループ素子７０１は生体外無線通信装置９０２との間でデータを送受信するアンテナとして動作するものであり、カプセル型内視鏡７００の外周に沿って配置される。
【００４１】
ループ素子７０１は前述のループ素子１０１と同様の構成であり、ループ素子７０１の一端７０２は接地部で無線回路７０６が実装された回路基板７０７上の接地電位となるグランドパターンに接続される。ループ素子７０１の他端（同調回路接続部）７０３には同調回路（コンデンサ）７０４が接続され、共振周波数は４０１ＭＨｚから４０６ＭＨｚに設定される。同調回路７０４は回路基板７０７上に実装すればよい。ループ素子７０１の接地点７０２から所定の間隔だけ離れた位置に給電部７０５が設置されている。これによってループ素子７０１のインピーダンスをタップダウンすることにより給電部７０５のインピーダンスが例えば、５０オームとなるように設定している。ループ素子７０１のループ長は、前述のループ素子１０１の半分程度であり、４０１ＭＨｚから４０６ＭＨｚにおいては、ループ長が１０分の１波長以下の微小ループアンテナ素子、磁界モードアンテナ素子として動作する。
【００４２】
以上のように構成されたカプセル型内視鏡７００を患者に飲み込んでもらうことによって体腔内に挿入した状態について説明する。ループ素子７０１を覆う人体組織の比透磁率は１であり、磁界モードアンテナ素子であるループ素子７０１では自由空間と比べて共振周波数の変化はほとんどない。また、効率の劣化は自由空間に比べて１０ｄＢ程度であり、電界モードアンテナ素子に対してはるかに小さい。したがって、磁界モードアンテナ素子としてループ素子７０１を備えたカプセル型内視鏡７００と生体外無線通信装置９０２との通信性能を確保する上で、生体外無線通信装置９０２を人体１に近接する必要がない。例えば図４と同様に、カプセル型内視鏡７００を飲み込んだ患者１が病院のベッド４０１に横たわった状態で、別室に生体外無線通信装置８０４を設置することもでき、生体外無線通信装置９０２を頻繁に移動する必要がなくなり、患者の負担も軽減できる。
【００４３】
上記のように、体腔内に挿入して、生体情報の検出、医療を行うための生体内医療装置において、生体外無線通信装置と通信するために磁界モードアンテナ素子を備えることにより、無線回路とのインピーダンス整合が容易で、かつ高いアンテナ効率が得られるため、生体外無線通信装置との通信に際し、無線回路の送信電力を抑えて電池の寿命を長くするとともに、通信距離を延ばし、通信性能を向上することができる。
【００４４】
なお、磁界モードアンテナ素子はループ素子に限るものではなく、スロット素子など磁界モードで動作するアンテナであればよい。
【００４５】
また、カプセル型内視鏡７００の筐体７０９が例えばチタンなどの導電性金属の場合は、導電性金属筐体を利用してループ素子またはスロット素子を構成してもよい。
【００４６】
また、不平衡給電の場合について述べたが、平衡給電としても同様の効果が得られる。
【００４７】
また、カプセル型内視鏡７００の内部において、広いループ開口面積が得られるようにループ開口面の向きを設定することが高いアンテナ効率を得る点で望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明にかかる磁界モードアンテナ素子を備えた生体内医療装置は、生体外無線通信装置との通信に際し、無線回路の送信電力を抑えて電池の寿命を長くするとともに、通信距離を延ばし、通信性能を向上することができるので、ペースメーカ、植込み型除細動器などの心臓律動管理装置や、カプセル型内視鏡等の用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態１における生体内医療装置（心臓律動管理装置）の斜視図
【図２】本発明の実施の形態１における生体内医療装置（心臓律動管理装置）の平面図
【図３】本発明の実施の形態１における生体内医療装置（心臓律動管理装置）を人体に植え込んだ状態を示す図
【図４】本発明の実施の形態１における生体内医療装置（心臓律動管理装置）を植え込んだ人体と生体外無線通信装置との位置関係を示す図
【図５】本発明の実施の形態２における生体内医療装置（心臓律動管理装置）の展開斜視図
【図６】本発明の実施の形態２における生体内医療装置（心臓律動管理装置）の平面図
【図７】本発明の実施の形態３における生体内医療装置（カプセル型内視鏡）の平面図
【図８】従来の生体内医療装置（心臓律動管理装置）の概略図
【図９】従来の生体内医療装置（カプセル型内視鏡）の概略図
【符号の説明】
【００５０】
１    人体
２    心臓
３    食道
４    胃
１００，５００    心臓律動管理装置
１０１，７０１，８０１    ループ素子
１０２，７０２    ループ素子の接地部
１０３，７０３    ループ素子の同調回路接続部
１０４，５０２，７０４    同調回路（コンデンサ）
１０５，７０５    ループ素子の給電部
１０６，５０７，７０６    無線回路
１０７，５０８，７０７    回路基板
１０８，７０９    筐体
１０９，８０２，８０３    リード線
５０１    スロット素子
５０３，５０４    スロット素子の同調回路接続部
５０５    スロット素子の接地部
５０６    スロット素子の給電部
５０９    導電性金属筐体
７００，９０１    カプセル型内視鏡
７０８    撮像装置
８０４，９０２    生体外無線通信装置
９０３    表示装置
【図１】
2006166958.tif 000003
【図２】
2006166958.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006166958.tif 000006
【図５】
2006166958.tif 000007
【図６】
2006166958.tif 000008
【図７】
2006166958.tif 000009
【図８】
2006166958.tif 000010
【図９】
2006166958.tif 000011